太陽系外地球型惑星の水環境進化

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17KK0097
• 研究機関: 立教大学
• 研究代表者: 亀田 真吾 立教大学, 理学部, 教授 (30455464)
• 研究期間 (年度): 2018 – 2021
• キーワード: 系外惑星 / 地球型惑星 / 小惑星 / はやぶさ2 / WSO-UV

研究実績の概要

広大な宇宙において、生命を有するのは地球だけだろうか？初期地球にもたらされた水・有機物といった始原物質を調査するため、惑星科学分野では2018年には日本とアメリカの小惑星探査機はやぶさ2、OSIRIS-RExがそれぞれ目標の小惑星に到着し、2019年度には、はやぶさ２は衝突実験と2回目の着陸・試料採取に成功した。一方、天文学分野では太陽系外惑星の検出数がここ数年で爆発的に増加しており、地球と類似した環境を持つ可能性のある惑星も複数発見されている。本研究では水素・酸素原子の観測による系外惑星環境の研究を発展させ、惑星科学分野と天文学分野で独立に進められてきた研究を統合し、国際共同研究によって太陽系外地球型惑星の水環境進化の研究を進め、地球外生命誕生・進化の可能性に迫ることを目的としている。今年度ははやぶさ2によって得られたリュウグウの画像から含水鉱物吸収を捉えることを目的とした解析を進めつつ、タッチダウン時に得られた画像から、表面に存在する岩の密度推定を行った。また、ロシアとの共同研究によりロシアが開発中の大型紫外線型望遠鏡WSO-UVへの系外惑星観測用高感度紫外線分光器の搭載を目指し活動を行ってきた結果、WSO-UVに日本から高感度分光器UVSPEXを提供する方針で検討を進めており、2020年度のうちにJAXA内プリプロジェクトが発足した。その活動と並行してJAXA-ROSOCOSMOS間の協定締結に向けて活動を行った。さらに地球型惑星の水の散逸に関連して地球磁気圏撮像計画STORMに参加し、水素ライマンα線の観測装置の検討を進めた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新型コロナウィルスの影響により、今年度は海外渡航は行わず、テレビ会議などを使った議論により共同研究を進めた。現地での議論はできなかったものの、頻度を上げて会議を行うことにより、WSO-UVへの参加に向けた装置設計の議論を進めることができた。WSO-UVへの参加について、JAXAのプリプロジェクトとして検討を進めることになったため、順調に進展していると考える。また、はやぶさ2のデータを使った研究成果も継続的に論文として発表されている。

今後の研究の推進方策

日本からWSO-UVに提供する分光器UVSPEXの設計を完了した上で、製造を開始する。スリット、トロイダル回折格子、MCP検出器を用いた装置であり、主に本研究では回折格子の性能試験とWSO-UVとのインターフェース部の設計確定に注力する。はやぶさ2については引き続き含水鉱物吸収分布の観測結果に関する議論を継続し、論文として発表する。

研究成果

• [雑誌論文] Crater depth-to-diameter ratios on asteroid 162173 Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Rina、Hirata Naoyuki、Hirata Naru、Shimaki Yuri、Nishikawa Naoki、Tanaka Sayuri、Sugiyama Takaaki、Morota Tomokatsu、Sugita Seiji、Cho Yuichiro、Honda Rie、Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Icarus 巻: 354 ページ: 114016～114016
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally altered subsurface material of asteroid (162173) Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitazato K.、Milliken R. E.、Iwata T.、Abe M.、Ohtake M.、Matsuura S.、Takagi Y.、Nakamura T.、Hiroi T.、Matsuoka M.、Riu L.、Nakauchi Y.、Tsumura K.、Arai T.、Senshu H.、Hirata N.、Barucci M. A.、Brunetto R.、Pilorget C.、Poulet F.、他 Kameda S. 他
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 246～250
  • DOI: 10.1038/s41550-020-01271-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spectral characterization of the craters of Ryugu as observed by the NIRS3 instrument on-board Hayabusa2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Riu Lucie、Pilorget Cedric、Milliken Ralph、Kitazato Kohei、Nakamura Tomoki、Cho Yuichiro、Matsuoka Moe、Sugita Seiji、Abe Masanao、Matsuura Shuji、Ohtake Makiko、Kameda Shingo、Sakatani Naoya、Tatsumi Eri、Yokota Yasuhiro、Iwata Takahiro
  • 雑誌名: Icarus 巻: 357 ページ: 114253～114253
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2020.114253
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Soft X‐ray and ENA Imaging of the Earth's Dayside Magnetosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Connor H. K.、Sibeck D. G.、Collier M. R.、Baliukin I. I.、Branduardi‐Raymont G.、Brandt P. C.、Buzulukova N. Y.、Collado‐Vega Y. M.、Escoubet C. P.、Fok M.‐C.、Hsieh S.‐Y.、Jung J.、Kameda S.、Kuntz K. D.、Porter F. S.、Sembay S.、Sun T.、Walsh B. M.、Zoennchen J. H.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: e28816
  • DOI: 10.1029/2020JA028816
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An artificial impact on the asteroid (162173) Ryugu formed a crater in the gravity-dominated regime (2020)
  • 著者名/発表者名: Arakawa M.、Saiki T.、Wada K.、Ogawa K.、Kadono T.、Shirai K.、Sawada H.、Ishibashi K.、Honda R.、Sakatani N.、Iijima Y.、Okamoto C.、Yano H.、Takagi Y.、Hayakawa M.、Michel P.、Jutzi M.、Shimaki Y.、Kimura S.、Mimasu Y.、Toda T.、Imamura H.、Nakazawa S.、Hayakawa H.、Sugita S.、Morota T.、Kameda S.他
  • 雑誌名: Science 巻: 368 ページ: 67～71
  • DOI: 10.1126/science.aaz1701
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sample collection from asteroid (162173) Ryugu by Hayabusa2: Implications for surface evolution (2020)
  • 著者名/発表者名: Morota T.、Sugita S.、Cho Y.、Kanamaru M.、Tatsumi E.、Sakatani N.、Honda R.、Hirata N.、Kikuchi H.、Yamada M.、Yokota Y.、Kameda S. 他
  • 雑誌名: Science 巻: 368 ページ: 654～659
  • DOI: 10.1126/science.aaz6306
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Global photometric properties of (162173) Ryugu (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi E.、Domingue D.、Schroeder S.、Yokota Y.、Kuroda D.、Ishiguro M.、Hasegawa S.、Hiroi T.、Honda R.、Hemmi R.、Le Corre L.、Sakatani N.、Morota T.、Yamada M.、Kameda S.他
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 639 ページ: A83～A83
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201937096
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Collisional history of Ryugu’s parent body from bright surface boulders (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi E.、Sugimoto C.、Riu L.、Sugita S.、Nakamura T.、Hiroi T.、Morota T.、Popescu M.、Michikami T.、Kitazato K.、Matsuoka M.、Kameda S.他
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 39～45
  • DOI: 10.1038/s41550-020-1179-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hayabusa2 Landing Site Selection: Surface Topography of Ryugu and Touchdown Safety (2020)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Shota、Watanabe Sei-ichiro、Saiki Takanao、Yabuta Hikaru、Sugita Seiji、Morota Tomokatsu、Hirata Naru、Hirata Naoyuki、Michikami Tatsuhiro、Honda Chikatoshi、Yokota Yashuhiro、Honda Rie、Sakatani Naoya、Okada Tatsuaki、Shimaki Yuri他Kameda Shingo他
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: 116
  • DOI: 10.1007/s11214-020-00737-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface roughness of asteroid (162173) Ryugu and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko inferred from in situ observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Otto K A、Matz K-D、Schroeder S E、Parekh R、Krohn K、Honda R、Kameda S他
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 500 ページ: 3178～3193
  • DOI: 10.1093/mnras/staa3314
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Macroporosity and Grain Density of Rubble Pile Asteroid (162173) Ryugu (2020)
  • 著者名/発表者名: Grott Matthias、Biele Jens、Michel Patrick、Sugita Seiji、Schroeder Stefan、Sakatani Naoya、Neumann Wladimir、Kameda Shingo、Michikami Tatsuhiro、Honda Chikatoshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Planets 巻: 125 ページ: e06519
  • DOI: 10.1029/2020JE006519
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] UVSPEX/WSO-UV for Earth-like exoplanetary oxygen exospheres (2020)
  • 著者名/発表者名: Kameda Shingo、Murakami Go、Tavrov Alexander、Enya Keigo、Sachkov Mikhail、Ikoma Masahiro、Narita Norio、Korablev Oleg
  • 雑誌名: Proceedings of the SPIE 巻: 11444 ページ: 114440L
  • DOI: 10.1117/12.2576260
  • 国際共著
• [学会発表] UVSPEX onboard WSO-UV for the upper atmosphere and surface environment of Earth-like exoplanets (2021)
  • 著者名/発表者名: Shingo Kameda, A. Tavrov , T. Muraoka, G. Murakami, K. Enya, M. Ikoma, N. Narita, T. Kodama, Y. Kawashima, M. Kuwabara, N. Terada, H. Fujiwara, O. Korablev, M. Sachkov, A. Shugarov
  • 学会等名: 43rd COSPAR Scientic Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Scientific Instruments on Martian Moons eXploration (MMX) (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Kameda
  • 学会等名: JPGU 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 宇宙まるごとQ&A (2021)
  • 著者名/発表者名: 北本 俊二、原田 知広、亀田 真吾
  • 総ページ数: 196
  • 出版者: 理工図書
  • ISBN: 978-4844609049
• [備考] 小惑星探査機「はやぶさ2」観測成果論文のNature Astronomy誌掲載
  • URL: https://www.rikkyo.ac.jp/news/2020/09/mknpps000001bpwt.html
• [備考] 小惑星探査機「はやぶさ２」観測成果論文のScience誌掲載
  • URL: https://www.rikkyo.ac.jp/news/2020/05/mknpps0000017ejf.html
• [産業財産権] インターライン型ＣＣＤイメージセンサ及びこれを用いて移動体を撮像する方法 (2020)
  • 発明者名: 亀田真吾
  • 権利者名: 学校法人立教学 院
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2020-181074